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摘 要:针对光伏发电的随机性、波动性、间歇性特征,研发了分布式光伏与储能协调控制策略,并在镇江地调开展分布式电源光储协控试点应用,开展光储协调控制策略研究,实时采集分布式光伏电站、储能电站、试点变电站运行数据,根据气象信息预测光伏出力,实时调整储能出力,实现储能对分布式电源功率波动的平抑。 关键词:分布式光伏;储能;协调控制;告警策略;安科瑞丁一187+6159=9093 0引言 目前镇江地区光伏发电属于随机性、间歇性电源,出力存在较大的波动性。因此大量的分布式光伏发电接入电网会严重降低负荷预测准确率,造成电网波动,影响电网安全稳定运行。镇江于2018年建成投运8座电网侧储能电站,储能电站具备灵活的充放电能力,能够毫秒级实现充放电状态的转换。储能的运行特性可有效平滑分布式电源的波动性。针对光伏发电的随机性、波动性、间歇性特征,对分布式光伏进行有效的有功无功控制,提高分布式光伏的灵活性,是保障含大量分布式光伏的电网安全稳定运行的重要手段。发挥储能的调节作用,通过光储协调控制,实现储能平抑分布式光伏出力波动,是提高分布式光伏的可观性和可控性的有效手段。 1策略描述 1.1数据架构链路 在整体数据汇集方面通过现有电网模型扩展10千伏的分布式电站模型,并实现图模一体管理;分布式光伏控制平台获取实时处理计算的模型,并完成从地区调控自动化系统接入运行实时信息并下发控制指令。 图1 数据流向图 如图1所示,镇江光储协控系统数据来源主要有两个:1区调度自动化SCADA系统,3区新能源管理系统。其中新能源管理系统主要提供分布式光伏区域超短期功率预测数据。光储协控命令通过光纤专线通道下发。 1.2控制策略流程 综合考虑上一时间间隔的储能出力、储能SOC值,以及预测的下一时间间隔分布式光伏总出力,对下一时间储能出力进行计算,当光伏变化为正且储能SOC在可行范围时,储能吸收电能,当光伏变化为负且储能SOC在可行范围,储能设备放电。同时考虑储能设备充放电功率约束,当SOC即将越限,考虑SOC补偿算法,并增加了储能指令延时的补偿算法[1]。 2策略特点 (1)本策略保留原有储能电站及调度通道、安全策略不变动,光储协控系统与D5000前置系统通过104规约进行通信。上行通道将储能电站遥测、遥信数据转发给光储协控系统;同时,光储协控系统通过该接口将遥调遥控命令由D5000前置系统下发给储能电站,实现光储协控系统对储能电站的充放电控制。 (2)储能控制策略修正了对指令时滞的预补偿量计算,从控制策略层面,在计算出储能指令后,按预测原理给储能指令增加延时补偿量以提高数据同步性。减小了时滞对滤波效果的影响。 (3) 储能控制策略修正了SOC水平控制策略,设置SOC在25%-75%中时采用滤波控制策略,当达到此边界时就切换为限制光伏*大变化率的SOC修正充放电控制,在维持光伏发电波动量不超过给定的Max值的前提下,执行电池充放电,快速修正SOC回到滤波控制范围中。 3应用实例 在试运行期间,省调暂时退出试点区域电网侧储能电站的有功控制,由分布式电源光储协控系统进行光储协调控制。根据光伏的出力情况,实时调整储能电站出力,实现储能对分布式电源功率波动的平抑分析,面向电网需求削峰填谷等功能。 图2 光伏与光储协控混合出力曲线 光伏与光储协控混合出力曲线如图2所示,从图中可见,经光储协调控制后的出力曲线较为平滑,波动率明显降低,实现储能对分布式电源功率波动的平抑运行。 4安科瑞Acrel-2000MG微电网能量管理系统 4.1概述 Acrel-2000MG 储能能量管理系统是安科瑞专门针对工商业储能 电站研制的本地化能量管理系统,可实现了储能电站的数据采集、数 据处理、数据存储、数据查询与分析、可视化监控、报警管理、统计报表、策略管理、历史曲线等功能。其中策略管理,支持多种控制策 略选择,包含计划曲线、削峰填谷、需量控制、防逆流等。该系统不 仅可以实现下级各储能单元的统一监控和管理,还可以实现与上级调 度系统和云平台的数据通讯与交互,既能接受上级调度指令,又可以 满足远程监控与运维,确保储能系统安全、稳定、可靠、经济运行。 4.2应用场景 适用于工商业储能电站、新能源配储电站。 4.3系统结构 4.4系统功能 (1)实时监管 对微电网的运行进行实时监管,包含市电、光伏、风电、储能、充电桩及用电负荷,同时也包括收益数据、天气状况、节能减排等信息。 (2)智能监控 对系统环境、光伏组件、光伏逆变器、风电控制逆变一体机、储能电池、储能变流器、用电设备等进行实时监测,掌握微电网系统的运行状况。 (3)功率预测 对分布式发电系统进行短期、超短期发电功率预测,并展示合格率及误差分析。 (4)电能质量 实现整个微电网系统范围内的电能质量和电能可靠性状况进行持续性的监测。如电压谐波、电压闪变、电压不平衡等稳态数据和电压暂升/暂降、电压中断暂态数据进行监测分析及录波展示,并对电压、电流瞬变进行监测。 (5)可视化运行 实现微电网无人值守,实现数字化、智能化、便捷化管理;对重要负荷与设备进行不间断监控。 (6)优化控制 通过分析历史用电数据、天气条件对负荷进行功率预测,并结合分布式电源出力与储能状态,实现经济优化调度,以降低尖峰或者高峰时刻的用电量,降低企业综合用电成本。 (7)收益分析 用户可以查看光伏、储能、充电桩三部分的每天电量和收益数据,同时可以切换年报查看每个月的电量和收益。 (8)能源分析 通过分析光伏、风电、储能设备的发电效率、转化效率,用于评估设备性能与状态。 (9)策略配置 微电网配置主要对微电网系统组成、基础参数、运行策略及统计值进行设置。其中策略包含计划曲线、削峰填谷、需量控制、新能源消纳、逆功率控制等。 5硬件及其配套产品 6结束语 光储协调控制策略的应用,充分利用储能与新能源的互补特性,提升新能源消纳能力,提升储能提供电网辅助服务的动态性能,降低电网运行成本,助力分布式新能源全额消纳。基于分布式光伏的预测结果,采用储能电站进行补偿实际出力与预测之间的差额,将差额保障在调度运行可接纳的范围之内,降低电网运行备用成本。通过储能滤除新能源发电波动功率,减小新能源对电网的影响。
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2024年12月起,将有9个国家级储能标准开始实施,其中包括:电化学储能电站接入电网技术规定、电化学储能电站模型参数测试规程、用户侧电化学储能系统并网管理规范、电化学储能电站检修试验规程、智能电化学储能电站技术导则、电化学储能系统接入低压配电网运行控制规范、预制舱式锂离子电池储能系统技术规范、电力系统配置电化学储能电站规划导则、电化学储能电站接入电网运行控制规范等,为规范电站运营、保障储能安全提供重要支撑。 1、《电化学储能电站接入电网技术规定》GB/T 36547-2024 由中国电力科学研究院有限公司、国家电网有限公司、广东电网有限责任公司、国网浙江省电力有限公司电力科学研究院、华为数字能源技术有限公司、阳光电源股份有限公司、国网甘肃省电力公司电力科学研究院、南方电网电力科技股份有限公司、深圳市科陆电子科技股份有限公司、上海电力设计院有限公司、上能电气股份有限公司、北京索英电气技术股份有限公司12家单位共同起草。 规定了电化学储能电站接入电网的总体要求,以及功率控制、一次调频、惯量响应、故障穿越、运行适应性、电能质量、继电保护与安全自动装置、调度自动化与通信、仿真模型、接入电网测试和评价的技术要求。 文件适用于通过10(6)kV及以上电压等级接入公用电网的新建、改建和扩建的电化学储能电站的建设、接入、调试、试验、检测、运行、维护和检修。 2、《电化学储能电站模型参数测试规程》GB/T 44117-2024 由中国电力科学研究院有限公司、国网湖南省电力有限公司、国网重庆市电力公司电力科学研究院、国网湖南省电力有限公司电力科学研究院、南方电网电力科技股份有限公司、中国长江三峡集团有限公司、国网四川省电力公司、国网浙江省电力有限公司电力科学研究院、国家电网有限公司西南分部、国网江苏省电力有限公司电力科学研究院、国网河南省电力公司、国网新疆电力有限公司、国网江苏省电力有限公司、国家电网有限公司华中分部、国网甘肃省电力公司电力科学研究院、国网青海省电力公司电力科学研究院、国网新疆电力有限公司电力科学研究院、国家电网有限公司华东分部、国网西藏电力有限公司、国网重庆市电力公司、甘肃省水力发电工程学会、国网四川综合能源服务有限公司、国网辽宁省电力有限公司、国网江西省电力有限公司电力科学研究院、国网陕西省电力有限公司电力科学研究院25家单位共同起草。 文件规定了电力系统稳定分析用电化学储能电站(简称“储能电站”)的模型参数测试条件、电磁暂态仿真模型测试与验证、机电暂态仿真模型参数测试与验证、中长期动态仿真模型参数测试与验证等技术要求。 适用于通过10(6)kV及以上电压等级接入电网的新建、改建和扩建的储能电站模型参数测试。 3、《用户侧电化学储能系统并网管理规范》GB/T 44113-2024 由国网浙江省电力有限公司电力科学研究院、中国电力科学研究院有限公司、国网浙江省电力有限公司乐清市供电公司、国网浙江省电力有限公司义乌市供电公司、南方电网电力科技股份有限公司、云南电网有限责任公司电力科学研究院、国网甘肃省电力公司电力科学研究院、国网浙江省电力有限公司、国网上海市电力公司电力科学研究院、阳光电源股份有限公司、杭州柯林新能源有限公司11家单位共同起草。 文件规定了用户侧电化学储能系统并网管理的项目备案,并网申请与接入系统方案评审、并网验收、运行管理的要求。 适用于接入电力用户内部电网的新建,改建和扩建电化学储能系统的建设、接入、试验、检测和运行。 4、《电化学储能电站检修试验规程》GB/T 44111-2024 由国网河南省电力公司、国网江苏省电力有限公司镇江供电分公司、南方电网储能股份有限公司、国网河南省电力公司许昌供电公司、广州智光储能科技有限公司、国网甘肃省电力公司电力科学研究院、云南电网有限责任公司电力科学研究院、平高集团储能科技有限公司、大连融科储能技术发展有限公司、上海电力大学、国网河南省电力公司电力科学研究院、国网冀北电力有限公司电力科学研究院、北京海博思创股份有限公司、宁德时代新能源科技股份有限公司、国家电投集团氢能科技发展有限公司、国网冀北电力有限公司经济技术研究院、浙江南都能源科技有限公司、江苏中天科技股份有限公司、北京和瑞储能科技有限公司19家单位共同起草。 适用于以锂离子电池、钠离子电池、铅酸(炭)电池、液流电池、水电解制氢/燃料电池为储能载体的电化学储能电站的检修试验。 规定了电化学储能电站电池、储能变流器、监控系统以及整站检修试验的项目、方法等。 5、《智能电化学储能电站技术导则》GB/T 44133-2024 由广州易能数字科技有限公司、广东电网有限责任公司广州供电局、广东省电力开发有限公司、南方电网数字企业科技(广东)有限公司、华为数字能源技术有限公司、上能电气股份有限公司、湖北汽车工业学院共同起草。 文件规定了智能电化学储能电站的系统架构、智能运行维护、智能检修、安全管理、智能运营的技术要求。 适用于智能电化学储能电站的建设和运营。 6、《电化学储能系统接入低压配电网运行控制规范》GB/T 44114-2024 由国网浙江省电力有限公司、中国电力科学研究院有限公司、嘉兴恒创电力设计研究院有限公司、浙江电腾云光伏科技有限公司、国网电力科学研究院有限公司、国家电力调度控制中心、国网江苏省电力有限公司、国网上海能源互联网研究院有限公司、东南大学、河海大学共同起草。 规定了电化学储能系统接入低压配电网的总体要求、运行管理、并/离网切换、功率控制、运行适应性、保护、通信、电能质量和电能计量的技术要求。 文件适用于接人10(6)kV以下配电网的电化学储能系统的运行控制。 7、《预制舱式锂离子电池储能系统技术规范》GB/T 44026-2024 由中国电力科学研究院有限公司、宁德时代新能源科技股份有限公司、阳光电源股份有限公司、比亚迪汽车工业有限公司、浙江华云清洁能源有限公司、杭州高特电子设备股份有限公司、北京金风零碳能源有限公司、中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司、北京海博思创科技股份有限公司、武汉亿纬储能有限公司、华为数字能源技术有限公司、上海电器设备检测所、广州智光储能科技有限公司、中集储能科技有限公司、国家能源集团新能源技术研究院有限公司、中国华电科工集团有限公司、天津力神新能源科技有限公司17家单位共同起草。 规定了预制舱式锂离子电池储能系统(以下简称“预制舱式储能系统”)的外观、尺寸和防护等级、设备及部件、功能要求与性能要求,描述了相应的试验方法,规定了分类和编码、正常工作条件、检验规则、标志、包装、运输和贮存等内容。 文件适用于额定功率不小于100kW且额定能量不小于200kW·h的预制舱式储能系统的设计、制造、试验、检验、运行、维护和检修。 8、《电力系统配置电化学储能电站规划导则》GB/T 44134-2024 由国网经济技术研究院有限公司、国家电网有限公司、国网江苏省电力有限公司、国网湖南省电力有限公司、国网河北省电力有限公司、国网山东省电力公司、清华四川能源互联网研究院、衢州鹏辉能源科技有限公司、中国电力科学研究院有限公司、国网能源研究院有限公司10家单位共同起草。 本文件规定了电力系统配置电化学储能电站的系统需求分析,以及电化学储能电站在电源侧、电网侧、用户侧的配置原则和方法。 适用于接入10(6)kV及以上电压等级电力系统的电化学储能电站的规划配置。 9、《电化学储能电站接入电网运行控制规范》GB/T 44112-2024 由国网江苏省电力有限公司、国网江苏省电力有限公司电力科学研究院、国网浙江省电力有限公司、中国电力科学研究院有限公司、国网江西省电力有限公司电力科学研究院共同起草。 规定电化学储能电站并网前应按照GB/T36548要求开展并网运行调试并通过启动验收,在并网运行6个月内向电网调度机构提交并网运行调试报告。 储能电池、变流器等主要一次设备检修或更换,以及监控系统、保护等主要二次设备改造或升级,影响电化学储能电站涉网性能时,电化学储能电站重新接人电网前应通过调试试验并完成验收。 #国标规范 #国标图集 #储能行业 #绿色能源 #新能源 #低碳化
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设想直流电源,它的输出端插座接口有三个管脚,分别是正极、负极和接地极。相应地,负载的插头也应当有三个管脚与电源侧一一对应,这样才能正确地获得电能供应。 注意到这里有三个必须满足的条件: 第一是插头和插座管脚的形状、大小和插针直径及长度必须一一对应,否则无法完成接插操作。这一点规定了插头组合的物理结构和管脚定义。 第二是电源的输出电压值必须满足负载侧的需求值,否则无法完成电参量的要求。这一点决定了插头组合的电平规范。 第三是电源的输出阻抗与负载的输入阻抗必须匹配,否则不能实现完善的供电。这一点决定了电源的工作性质。 这三点其实就是电源插头组合在物理层面上的规范性协议。 再看通信接口。在有关计算机信息交换的ISO/OSI模型里,物理层是最底层(第一层),它规定了接口的机械外形、接口管脚定义、接口电平和字节格式。 这里的字节格式,指的是一个字节中有几个数据位,有几个起始位/停止位,有几个奇偶校验位。一般地,一个字节有8个数据位,1个起始位(停止位),和1个奇偶校验位。注意:起始位和停止位可以合并。 再看通信接口和通信网络的工作制问题。 当我们拿手机挂电话时,我们发现通信双方在通话的同时也可以接听,这叫做全双工(双向工作制);如果说话的时候不能听,而接听的时候不能说,但任何一方都具有说和听的能力,也即对讲机的通话型式,这叫做半双工。 (说明一下:这些图是笔者在ABB所做的有关MODBUS通信的PPT节录,比较早了,但基本内容是正确的。这些图供参考。) RS422接口和RS232接口是全双工接口,而RS485则是半双工接口。 对于半双工接口,显然需要有通信的发起者,所以RS485接口和网络一定具有主站和若干从站,并且从站的数量也有规定。一般地,从站的数量是32个。 RS485主站与从站的关系问题,看似只是通信工作制的不同,其本质是通信各方对通信总线控制权的合理分配。 再看总线连接问题。 还是以电源为例。我们可以从电源引出一条主干线,然后再并联若干个支路并分别送到若干个负载。只要满足电源的功率要求,显然这是可行的。 如果我们用同样的方法来引出RS485的通信线,是否可行呢?答案是否定的。我们必须从通信主站先引一条线到第一个通信子站,再从第一子站引第二条线到第二子站,如此循环直到最后一个子站。在通信线的终端,还要配一个终端电阻。在这条通信线路上,任何一点如果发生断路,则后续的通信链路上的通信也就断了。这种接线方法形象地被称为菊花瓣连接方法,或者链形连接方法,而电源的接线方法则被称为星形连接方法。 我们发现,从电气接线来看,链路是并联的。但从通信来看,链路是菊花瓣的,属于一个接一个的有秩序的连接。 现在我们可以总结一下了: RS485的总线网络接线方式必须是链形菊花瓣的接线方式,并且属于半双工的通信方式;RS232是点到点的接线方式,属于全双工通信。不管是RS232接口,还是RS485接口,它们必须符合物理层的通信规约。 再看MODBUS-RTU通信协议: 有了物理层通信接口,是不是就能通信呢?答案是否定的。物理层通信接口只是使得通信双方具备通信条件而已。但若双方说的话谁都听不懂,或者通信双方的说话方式及语法结构不相符,显然这也无法通信。 在OSI模型中,物理层之上是数据链路层。MODBUS-RTU协议就是数据链路层协议,只要通信双方都采用了MODBUS-RTU协议,则能确保通信语言是双方都能听得懂的语句格式。 注意这里的词汇“语句”。物理层定义的是字节,相当于语言中的字,数据链路层则把字节组织成语句,也即帧。帧规定了通信双方所用语句的语法结构。 MODBUS也是主从式的。和物理层的总线控制是一样的,这里的主从关系,就是对通信总线的控制权做了规定。主站先下达命令,占用总线;接着把总线空置,交给从站去写回应码;从站完成后,再把总线还给主站。 现在我们来看看ISO的HDLC规定的帧结构,也即通信语句的语法结构,如下: 在MODBUS通信协议下,不同的命令功能码它的帧结构不尽相同。对于读寄存器命令,MODBUS的主站帧结构是:2个字节的地址码,1个字节的功能码,2个字节的数据地址码,2个字节的CRC校验码;MODBUS的从站回应帧结构是:2个字节的功能码,1个字节的回应区字节总数,N个字节的回应数据,2个字节的CRC校验码。 虽然物理层协议与数据链路层协议不同,但数据链路层协议的执行必须建立在通信双方物理层连接已经符合要求,并且已经可以无障碍地实现信息交互的基础上。 这个规则在ISO/OSI模型的七层协议中必须完全彻底地得到执行。在ISO/OSI模型中,通信双方的低层次协议必须为上层协议建立透明的无故障的连接和信息交换关系。也就是说,各层次的上下级关系必须是绝对的。 从数据链路层再往上,就是网络层了。它的任务是构成现场总线的信息交换网。 网络层的功能包括:把通信帧打包成数据分组,然后把数据分组发送给对方。 由于通信双方的网络结构可能不同,于是对于同种网就需要用网桥来连接,而异种网则需要用网关来连接。 网络之间的信道可能有多条。数据分组在发送时有多种路径可以选择。负责选择路径的元件称为路由器。路由器不但决定了真实的数据交换网络路径,还可以构建虚拟的网络路径,还要决定数据分组的发送秩序。因此,路由器是网络层中最复杂最关键的装备。 OSI模型中,把物理层+数据链路层+网络层合并称为现场总线,其通信接口就是8针的RJ45水晶头。显见,RJ45与RS232/RS485/RA422完全不是一回事。 网络层的数据分组是数据帧的组合。通俗地说,数据分组是一篇短文,或者是一页待传递的数据组合单元。 网络层在发送数据分组时,其路由问题和接收组合问题见下图: 我们看到网络层在通信时先由路由器确定路由路径,然后把分组发送到对方。对方接收到分组后,把分组按前后秩序组合起来,再解包为实际文档。 值得注意的是:由于网络层有了路由器,因此网络层支持星形网络结构。 现在我们来关注一下ISO/OSI的7层模型,如下: 需要明确的是:从网络层再往上,各层之间发送的信息单位已经是完整的报文了。OSI模型也规定了报文的语法结构,限于篇幅给予忽略。 值得注意的是:RS232/RS485/RS422通信接口以及它们的定义,是非常明确的。包括管脚的电平,管脚的功能定义,以及接口在信息发送和接收信息时的数据流时序关系,这些都必须准确和严格,否则就无法执行信息交换。 当PLC与某电力仪表交换信息,并且这些电力仪表符合RS485/MODBUS-RTU通信规范。我们要做什么事呢? 第一,按菊花瓣结构的通信链路要求去接线,将PLC的通信接口与N个电力仪表接口连接起来。最后一个电力仪表的末端要配100欧的终端电阻。 第二,把这N个电力仪表按地址递增的原则确定各自的地址,例如01H、02H、1FH等等。这里的H表示是16进制,1F表示16+15=31。 第三,在PLC编程软件中设定好电力仪表规定的通信速率。 第四,在PLC编程软件中按电力仪表的数据区地址码设定好MODBUS通信码,以及各个子站的循环关系。 注意,这里的MODBUS通信码满足PLC的IEC 61131-3编程模块要求,一般的PLC梯形图没有此功能。梯形图满足IEC 61131-1要求,但不满足IEC 61131-3要求。 第五,在PLC的内存中开辟专用数据区,存放从电力仪表读取到并处理后的信息,以便让更高层的总站来读取信息。此数据区有一个名称,叫做数据点表,有时也简称通信协议。 最后,当然就是开机测试了。其中的内容很多,限于篇幅不再介绍。 我们来看一个在RS485网络上用MODBUS-RTU读取数据的例子,如下: 某电力仪表,地址是01H。在电力仪表内存第2000的位置上,放置了三相电流和三相电压等6个数据,每个数据占用两个字节,共12个字节。 此电力仪表的通信速率是9600bps。什么意思呢?bps表示一个0/1,也就是比特,这说明每秒钟这条总线上可以发送9600个比特。我们已经知道一个字节有8个数据位,1个起始位,1个奇偶校验位,刚好10位或者10个比特,所以,如果电力仪表的通信速率是9600bps,那么1秒钟就可以发送:9600/10=960个字节。 我们还知道,主站的读数据的帧结构(下行帧)中,有1个字节的地址,1个字节的功能码,2个字节的内存地址,2个字节的数据数量,2个字节的CRC校验码,总共有8个字节,所以主站发送读数据MODBUS通信帧占用的时间是:8X10/9600=8.33毫秒。 对于本例,我们知道MODBUS-RUT读数据的命令是0X03H,也即03命令。注意这里的写法:0X是字头,中间的03是命令,最后的H表示是16进制。 具体通信帧的是:01 03 07 D0 00 06 C5 45,其中0X01H是地址,0X03H是命令,0X07D0H是内存地址2000,0X0006H表示读取连续6个字,也即内存中的电流和电压参数,0XC545H是01 03 07 D0 00 06的CRC校验码。 那么电力仪表的回应帧(上行帧)的帧结构是:1个字节的地址,1个字节的功能码,1个字节的数据区字节数,12个字节的数据,2个字节的CRC校验码,总共17个字节,占用时间是:17X10/9600=17.7毫秒。 具体的仪表回应通信帧是:01 03 0C 00 64 0064 0064 00 DC 00 DC 00 DC D6 F5,其中0X01H和0X03H的意义同前,0X0CH表示上传数据区有12个字节,0X0064H表示A相电流为100A,后面的两组为B相和C相电流,均为100A,0X00DCH表示A相电压为220V,其后两组为B相和C相电压,均为220V,最后0XD6F5H为CRC校验码。 从主站发起下行通信帧,再等待10毫秒让从站回应,再接收到从站发还的上行通信帧,总历时为: 如果有31个相同的仪表等待主站一一访问,则主站从访问第一个仪表开始,到最后回应完毕,总历时: 这里的1.12秒就是在通信速率为9600bps下这31台仪表的读数据循环周期,且忽略了主站再次发送下行通信帧的等待时间,实际时间会略微再长一些。 相信,看到这里,大家对MODBUS-RTU下的通信帧应当有了较为深刻的认识。 提醒大家:一个字有两个字节。一般地,字节只能用来表达8个开关量。但对于模拟量,则要用字来表达。例如电流1250A,16进制下是04E2H,要用2个字节才能表达完整。也因此,各种电力仪表中,模拟量都是用字来表达的。 以下是MODBUS的部分常用功能码,也即命令码: 以下是PLC在读取双投开关ASCO控制器的数据点表的下行和上行通信帧范例: 几个相关的问题解释一下: 1)有些现场总线,用令牌解决了总线的控制权问题。 大家很容易想到,如果从站有紧急事项需要主站来服务,可是MODBUS规定了轮询规则,等到自己的时候,可能会太迟了。于是许多现场总线就发明了一个特殊的东西,叫做令牌。令牌很短,只有一个字节,它可以很快地在总线上传递。令牌在各站点中传递,谁拿到令牌,谁就是主站,就可以发布信息。如果本站没有事情需要发布,就把令牌交给下一个站点,由此解决了总线占用问题。 2)当链路发生断路时,为了避免出现通信中断,可采用双主站措施。双主站(PLC的两个主站RS485接口)之间用握手线连接,平时主用RS485开通,而辅助RS485浮空。浮空的RS485虽然接在总线上,但它处于高阻态等效于完全脱离。当发生断路时,从站确认后立即开通通信,从链路两头进行连接通信。 有时,还采取环状通信措施。限于篇幅,不做介绍。 3)MODBUS可工作在网络层,此时协议变为MODBUS-TCP,但还是符合主从结构。 4)MODBUS协议是美国莫迪康公司发明的,该公司的宗旨是:MODBUS协议为不收费的公开协议。后来莫迪康公司被施耐德公司收购了,施耐德公司继承了莫迪康公司的做法,MODBUS是不收费的公开协议。既然MODBUS已经成为施耐德的协议,施耐德把它延伸到网络层,构建了网络层的MODBUS-TCP协议,以及内部专用的MODBUS-PLUS协议。限于篇幅,对于这两个协议的描述此处从略。 5)关于RS232和RS485的区别 学过模电和数电的人都知道差分电路。差分电路具有共模抑制比,能够消除共模误差。RS485接口就具有此特征。因此RS232接口的传输距离仅为十几米,而RS485/RS422接口的传输距离为1200米。 从图中看到,虽然RS232和RS485接口的外形是一致的,但它们的性能和信息交换模式不同,因此抗干扰能力也不同。 6)当距离很长的时候,RS485接口还可以接入光纤,但需要配备1对光纤转换器。之所以要1对,是因为其中一只用于电转光,而第二只则用于光转电。光纤收发器中间的通信介质就是光缆或者光纤。(注意哦,光纤是光缆的芯线,不要以为是两种东西) 光纤分为单模和多模。单模的光纤较细,光在传输过程中反射较少,因而失真小,其传输距离可达15km以上;多模的光纤较粗,光在传输过程中反射较多,因而失真大,其传输距离为1.5km。 7)CRC校验码是二进制不借位的除法,用以做接收信息是否出错的检验。 注意这里的f(x)就是除去CRC校验码的MODBUS通信帧,除数是CRC16。帧中的CRC是运算后的余数。 主站在发送帧之前,把帧先做CRC计算,再把CRC运算的余数附在帧尾发送给从站。从站接收到帧后,先对帧除去CRC的部分做CRC运算来检验是否正确,若不正确,从站要求主站重发。 同理,当从站发送信息给主站时,主站也根据CRC来检查数据的正确性。若发现错误,则要求从站重发。 8)关于MODBUS-RTU、MODBUS-ASC和MODBUS-TCP 如果MODBUS中字节表达数据的方式采取BCD码,则被称为MODBUS-RTU;如果MODBUS中字节表达数据的方式采取ASCII码,则被称为MODBUS-ASC;如果MODBUS运行在网络层上,则被称为MODBUS-TCP。 ASCII码的内容如下: MODBUS在实际使用中,大多数都采用BCD码,因此MODBUS-RTU得到广泛应用。 BCD码如下: 值得注意的是:在协议使用中,数据帧中的数值都是用16进制数来表达的。例如100A电流写成0X64H,而380V电压则写成0X17CH。 9)关于RS485网络使用的双绞通信线和接地 我们知道,两条平行的线缆之间会有分布电容,而分布电容会削弱信号的强度。为了消除分布电容,通信线的两条平行线需要按一定长度互相旋转对绞,这种线被称为双绞线。双绞线的对绞长度有规范,它与通信速率密切相关。在实际使用时,要按通信速率来选择合适的双绞线。 双绞线的外层有屏蔽层。屏蔽层必须单点接地,不得在线头线尾同时接地,防止地电流流过引起干扰。在实际布线时,采取各线段独立接地,切忌采用所有线段的屏蔽层前后连接统一接地的做法。 10)关于菊花瓣的通信链路连接方式 绝对的菊花瓣链形网络是不存在的。事实上,我们用菊花瓣链形接线方法构建的通信网络中,各个节点是接线端子,由接线端子通过双绞线连接到各个子站,这些双绞线就构成了类似的星形结构,我们不妨把这种接线方式称为链形网络下的准星形接线。 在工程实践中证明,准星形接线的长度不得超过70cm。一旦超过,则可能出现通信不稳定状态。 事实上,70cm也成为行业中的一条不成文的质检规范。 100欧终端电阻在通信速率低时可加可不加,但当通信速率较高时(高于19.2kbps),建议一定要加。例如PROFIBUS下的RS485网络,终端电阻已经植入终端设备中,只需拨动开关即可加入或者撤离。 终端电阻的用途是吸收反射波。 我们在两棵树间紧紧地绑上一根绳子,接着敲击绳子的某一侧,我们会看到有传导波向另一端传去,并能看到反射波。如果敲击的频率适当,则在绳子中间出现波的不动点,这叫做驻波。 对于通信来说,不管是反射波还是驻波,将严重影响通信质量。终端电阻用于吸收反射波,并且可提升最终子站的电平水平。 RS485和MODBUS这两个概念,都需要通过实践去掌握它们,单单凭着阅读文本,很难理解和掌握。如果这篇小文能给大家的实践活动带来益处,笔者会感到分外欣慰。 来源:电力讲坛&建筑电气杂志公众号(2025年01月15日)
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摘 要:针对光伏发电的随机性、波动性、间歇性特征,研发了分布式光伏与储能协调控制策略,并在镇江地调开展分布式电源光储协控试点应用,开展光储协调控制策略研究,实时采集分布式光伏电站、储能电站、试点变电站运行数据,根据气象信息预测光伏出力,实时调整储能出力,实现储能对分布式电源功率波动的平抑。 关键词:分布式光伏;储能;协调控制;告警策略;安科瑞丁一187+6159=9093 0引言 目前镇江地区光伏发电属于随机性、间歇性电源,出力存在较大的波动性。因此大量的分布式光伏发电接入电网会严重降低负荷预测准确率,造成电网波动,影响电网安全稳定运行。镇江于2018年建成投运8座电网侧储能电站,储能电站具备灵活的充放电能力,能够毫秒级实现充放电状态的转换。储能的运行特性可有效平滑分布式电源的波动性。针对光伏发电的随机性、波动性、间歇性特征,对分布式光伏进行有效的有功无功控制,提高分布式光伏的灵活性,是保障含大量分布式光伏的电网安全稳定运行的重要手段。发挥储能的调节作用,通过光储协调控制,实现储能平抑分布式光伏出力波动,是提高分布式光伏的可观性和可控性的有效手段。 1策略描述 1.1数据架构链路 在整体数据汇集方面通过现有电网模型扩展10千伏的分布式电站模型,并实现图模一体管理;分布式光伏控制平台获取实时处理计算的模型,并完成从地区调控自动化系统接入运行实时信息并下发控制指令。 图1 数据流向图 如图1所示,镇江光储协控系统数据来源主要有两个:1区调度自动化SCADA系统,3区新能源管理系统。其中新能源管理系统主要提供分布式光伏区域超短期功率预测数据。光储协控命令通过光纤专线通道下发。 1.2控制策略流程 综合考虑上一时间间隔的储能出力、储能SOC值,以及预测的下一时间间隔分布式光伏总出力,对下一时间储能出力进行计算,当光伏变化为正且储能SOC在可行范围时,储能吸收电能,当光伏变化为负且储能SOC在可行范围,储能设备放电。同时考虑储能设备充放电功率约束,当SOC即将越限,考虑SOC补偿算法,并增加了储能指令延时的补偿算法[1]。 2策略特点 (1)本策略保留原有储能电站及调度通道、安全策略不变动,光储协控系统与D5000前置系统通过104规约进行通信。上行通道将储能电站遥测、遥信数据转发给光储协控系统;同时,光储协控系统通过该接口将遥调遥控命令由D5000前置系统下发给储能电站,实现光储协控系统对储能电站的充放电控制。 (2)储能控制策略修正了对指令时滞的预补偿量计算,从控制策略层面,在计算出储能指令后,按预测原理给储能指令增加延时补偿量以提高数据同步性。减小了时滞对滤波效果的影响。 (3) 储能控制策略修正了SOC水平控制策略,设置SOC在25%-75%中时采用滤波控制策略,当达到此边界时就切换为限制光伏*大变化率的SOC修正充放电控制,在维持光伏发电波动量不超过给定的Max值的前提下,执行电池充放电,快速修正SOC回到滤波控制范围中。 3应用实例 在试运行期间,省调暂时退出试点区域电网侧储能电站的有功控制,由分布式电源光储协控系统进行光储协调控制。根据光伏的出力情况,实时调整储能电站出力,实现储能对分布式电源功率波动的平抑分析,面向电网需求削峰填谷等功能。 图2 光伏与光储协控混合出力曲线 光伏与光储协控混合出力曲线如图2所示,从图中可见,经光储协调控制后的出力曲线较为平滑,波动率明显降低,实现储能对分布式电源功率波动的平抑运行。 4安科瑞Acrel-2000MG微电网能量管理系统 4.1概述 Acrel-2000MG 储能能量管理系统是安科瑞专门针对工商业储能 电站研制的本地化能量管理系统,可实现了储能电站的数据采集、数 据处理、数据存储、数据查询与分析、可视化监控、报警管理、统计报表、策略管理、历史曲线等功能。其中策略管理,支持多种控制策 略选择,包含计划曲线、削峰填谷、需量控制、防逆流等。该系统不 仅可以实现下级各储能单元的统一监控和管理,还可以实现与上级调 度系统和云平台的数据通讯与交互,既能接受上级调度指令,又可以 满足远程监控与运维,确保储能系统安全、稳定、可靠、经济运行。 4.2应用场景 适用于工商业储能电站、新能源配储电站。 4.3系统结构 4.4系统功能 (1)实时监管 对微电网的运行进行实时监管,包含市电、光伏、风电、储能、充电桩及用电负荷,同时也包括收益数据、天气状况、节能减排等信息。 (2)智能监控 对系统环境、光伏组件、光伏逆变器、风电控制逆变一体机、储能电池、储能变流器、用电设备等进行实时监测,掌握微电网系统的运行状况。 (3)功率预测 对分布式发电系统进行短期、超短期发电功率预测,并展示合格率及误差分析。 (4)电能质量 实现整个微电网系统范围内的电能质量和电能可靠性状况进行持续性的监测。如电压谐波、电压闪变、电压不平衡等稳态数据和电压暂升/暂降、电压中断暂态数据进行监测分析及录波展示,并对电压、电流瞬变进行监测。 (5)可视化运行 实现微电网无人值守,实现数字化、智能化、便捷化管理;对重要负荷与设备进行不间断监控。 (6)优化控制 通过分析历史用电数据、天气条件对负荷进行功率预测,并结合分布式电源出力与储能状态,实现经济优化调度,以降低尖峰或者高峰时刻的用电量,降低企业综合用电成本。 (7)收益分析 用户可以查看光伏、储能、充电桩三部分的每天电量和收益数据,同时可以切换年报查看每个月的电量和收益。 (8)能源分析 通过分析光伏、风电、储能设备的发电效率、转化效率,用于评估设备性能与状态。 (9)策略配置 微电网配置主要对微电网系统组成、基础参数、运行策略及统计值进行设置。其中策略包含计划曲线、削峰填谷、需量控制、新能源消纳、逆功率控制等。 5硬件及其配套产品 6结束语 光储协调控制策略的应用,充分利用储能与新能源的互补特性,提升新能源消纳能力,提升储能提供电网辅助服务的动态性能,降低电网运行成本,助力分布式新能源全额消纳。基于分布式光伏的预测结果,采用储能电站进行补偿实际出力与预测之间的差额,将差额保障在调度运行可接纳的范围之内,降低电网运行备用成本。通过储能滤除新能源发电波动功率,减小新能源对电网的影响。
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2024年12月起,将有9个国家级储能标准开始实施,其中包括:电化学储能电站接入电网技术规定、电化学储能电站模型参数测试规程、用户侧电化学储能系统并网管理规范、电化学储能电站检修试验规程、智能电化学储能电站技术导则、电化学储能系统接入低压配电网运行控制规范、预制舱式锂离子电池储能系统技术规范、电力系统配置电化学储能电站规划导则、电化学储能电站接入电网运行控制规范等,为规范电站运营、保障储能安全提供重要支撑。 1、《电化学储能电站接入电网技术规定》GB/T 36547-2024 由中国电力科学研究院有限公司、国家电网有限公司、广东电网有限责任公司、国网浙江省电力有限公司电力科学研究院、华为数字能源技术有限公司、阳光电源股份有限公司、国网甘肃省电力公司电力科学研究院、南方电网电力科技股份有限公司、深圳市科陆电子科技股份有限公司、上海电力设计院有限公司、上能电气股份有限公司、北京索英电气技术股份有限公司12家单位共同起草。 规定了电化学储能电站接入电网的总体要求,以及功率控制、一次调频、惯量响应、故障穿越、运行适应性、电能质量、继电保护与安全自动装置、调度自动化与通信、仿真模型、接入电网测试和评价的技术要求。 文件适用于通过10(6)kV及以上电压等级接入公用电网的新建、改建和扩建的电化学储能电站的建设、接入、调试、试验、检测、运行、维护和检修。 2、《电化学储能电站模型参数测试规程》GB/T 44117-2024 由中国电力科学研究院有限公司、国网湖南省电力有限公司、国网重庆市电力公司电力科学研究院、国网湖南省电力有限公司电力科学研究院、南方电网电力科技股份有限公司、中国长江三峡集团有限公司、国网四川省电力公司、国网浙江省电力有限公司电力科学研究院、国家电网有限公司西南分部、国网江苏省电力有限公司电力科学研究院、国网河南省电力公司、国网新疆电力有限公司、国网江苏省电力有限公司、国家电网有限公司华中分部、国网甘肃省电力公司电力科学研究院、国网青海省电力公司电力科学研究院、国网新疆电力有限公司电力科学研究院、国家电网有限公司华东分部、国网西藏电力有限公司、国网重庆市电力公司、甘肃省水力发电工程学会、国网四川综合能源服务有限公司、国网辽宁省电力有限公司、国网江西省电力有限公司电力科学研究院、国网陕西省电力有限公司电力科学研究院25家单位共同起草。 文件规定了电力系统稳定分析用电化学储能电站(简称“储能电站”)的模型参数测试条件、电磁暂态仿真模型测试与验证、机电暂态仿真模型参数测试与验证、中长期动态仿真模型参数测试与验证等技术要求。 适用于通过10(6)kV及以上电压等级接入电网的新建、改建和扩建的储能电站模型参数测试。 3、《用户侧电化学储能系统并网管理规范》GB/T 44113-2024 由国网浙江省电力有限公司电力科学研究院、中国电力科学研究院有限公司、国网浙江省电力有限公司乐清市供电公司、国网浙江省电力有限公司义乌市供电公司、南方电网电力科技股份有限公司、云南电网有限责任公司电力科学研究院、国网甘肃省电力公司电力科学研究院、国网浙江省电力有限公司、国网上海市电力公司电力科学研究院、阳光电源股份有限公司、杭州柯林新能源有限公司11家单位共同起草。 文件规定了用户侧电化学储能系统并网管理的项目备案,并网申请与接入系统方案评审、并网验收、运行管理的要求。 适用于接入电力用户内部电网的新建,改建和扩建电化学储能系统的建设、接入、试验、检测和运行。 4、《电化学储能电站检修试验规程》GB/T 44111-2024 由国网河南省电力公司、国网江苏省电力有限公司镇江供电分公司、南方电网储能股份有限公司、国网河南省电力公司许昌供电公司、广州智光储能科技有限公司、国网甘肃省电力公司电力科学研究院、云南电网有限责任公司电力科学研究院、平高集团储能科技有限公司、大连融科储能技术发展有限公司、上海电力大学、国网河南省电力公司电力科学研究院、国网冀北电力有限公司电力科学研究院、北京海博思创股份有限公司、宁德时代新能源科技股份有限公司、国家电投集团氢能科技发展有限公司、国网冀北电力有限公司经济技术研究院、浙江南都能源科技有限公司、江苏中天科技股份有限公司、北京和瑞储能科技有限公司19家单位共同起草。 适用于以锂离子电池、钠离子电池、铅酸(炭)电池、液流电池、水电解制氢/燃料电池为储能载体的电化学储能电站的检修试验。 规定了电化学储能电站电池、储能变流器、监控系统以及整站检修试验的项目、方法等。 5、《智能电化学储能电站技术导则》GB/T 44133-2024 由广州易能数字科技有限公司、广东电网有限责任公司广州供电局、广东省电力开发有限公司、南方电网数字企业科技(广东)有限公司、华为数字能源技术有限公司、上能电气股份有限公司、湖北汽车工业学院共同起草。 文件规定了智能电化学储能电站的系统架构、智能运行维护、智能检修、安全管理、智能运营的技术要求。 适用于智能电化学储能电站的建设和运营。 6、《电化学储能系统接入低压配电网运行控制规范》GB/T 44114-2024 由国网浙江省电力有限公司、中国电力科学研究院有限公司、嘉兴恒创电力设计研究院有限公司、浙江电腾云光伏科技有限公司、国网电力科学研究院有限公司、国家电力调度控制中心、国网江苏省电力有限公司、国网上海能源互联网研究院有限公司、东南大学、河海大学共同起草。 规定了电化学储能系统接入低压配电网的总体要求、运行管理、并/离网切换、功率控制、运行适应性、保护、通信、电能质量和电能计量的技术要求。 文件适用于接人10(6)kV以下配电网的电化学储能系统的运行控制。 7、《预制舱式锂离子电池储能系统技术规范》GB/T 44026-2024 由中国电力科学研究院有限公司、宁德时代新能源科技股份有限公司、阳光电源股份有限公司、比亚迪汽车工业有限公司、浙江华云清洁能源有限公司、杭州高特电子设备股份有限公司、北京金风零碳能源有限公司、中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司、北京海博思创科技股份有限公司、武汉亿纬储能有限公司、华为数字能源技术有限公司、上海电器设备检测所、广州智光储能科技有限公司、中集储能科技有限公司、国家能源集团新能源技术研究院有限公司、中国华电科工集团有限公司、天津力神新能源科技有限公司17家单位共同起草。 规定了预制舱式锂离子电池储能系统(以下简称“预制舱式储能系统”)的外观、尺寸和防护等级、设备及部件、功能要求与性能要求,描述了相应的试验方法,规定了分类和编码、正常工作条件、检验规则、标志、包装、运输和贮存等内容。 文件适用于额定功率不小于100kW且额定能量不小于200kW·h的预制舱式储能系统的设计、制造、试验、检验、运行、维护和检修。 8、《电力系统配置电化学储能电站规划导则》GB/T 44134-2024 由国网经济技术研究院有限公司、国家电网有限公司、国网江苏省电力有限公司、国网湖南省电力有限公司、国网河北省电力有限公司、国网山东省电力公司、清华四川能源互联网研究院、衢州鹏辉能源科技有限公司、中国电力科学研究院有限公司、国网能源研究院有限公司10家单位共同起草。 本文件规定了电力系统配置电化学储能电站的系统需求分析,以及电化学储能电站在电源侧、电网侧、用户侧的配置原则和方法。 适用于接入10(6)kV及以上电压等级电力系统的电化学储能电站的规划配置。 9、《电化学储能电站接入电网运行控制规范》GB/T 44112-2024 由国网江苏省电力有限公司、国网江苏省电力有限公司电力科学研究院、国网浙江省电力有限公司、中国电力科学研究院有限公司、国网江西省电力有限公司电力科学研究院共同起草。 规定电化学储能电站并网前应按照GB/T36548要求开展并网运行调试并通过启动验收,在并网运行6个月内向电网调度机构提交并网运行调试报告。 储能电池、变流器等主要一次设备检修或更换,以及监控系统、保护等主要二次设备改造或升级,影响电化学储能电站涉网性能时,电化学储能电站重新接人电网前应通过调试试验并完成验收。 #国标规范 #国标图集 #储能行业 #绿色能源 #新能源 #低碳化
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设想直流电源,它的输出端插座接口有三个管脚,分别是正极、负极和接地极。相应地,负载的插头也应当有三个管脚与电源侧一一对应,这样才能正确地获得电能供应。 注意到这里有三个必须满足的条件: 第一是插头和插座管脚的形状、大小和插针直径及长度必须一一对应,否则无法完成接插操作。这一点规定了插头组合的物理结构和管脚定义。 第二是电源的输出电压值必须满足负载侧的需求值,否则无法完成电参量的要求。这一点决定了插头组合的电平规范。 第三是电源的输出阻抗与负载的输入阻抗必须匹配,否则不能实现完善的供电。这一点决定了电源的工作性质。 这三点其实就是电源插头组合在物理层面上的规范性协议。 再看通信接口。在有关计算机信息交换的ISO/OSI模型里,物理层是最底层(第一层),它规定了接口的机械外形、接口管脚定义、接口电平和字节格式。 这里的字节格式,指的是一个字节中有几个数据位,有几个起始位/停止位,有几个奇偶校验位。一般地,一个字节有8个数据位,1个起始位(停止位),和1个奇偶校验位。注意:起始位和停止位可以合并。 再看通信接口和通信网络的工作制问题。 当我们拿手机挂电话时,我们发现通信双方在通话的同时也可以接听,这叫做全双工(双向工作制);如果说话的时候不能听,而接听的时候不能说,但任何一方都具有说和听的能力,也即对讲机的通话型式,这叫做半双工。 (说明一下:这些图是笔者在ABB所做的有关MODBUS通信的PPT节录,比较早了,但基本内容是正确的。这些图供参考。) RS422接口和RS232接口是全双工接口,而RS485则是半双工接口。 对于半双工接口,显然需要有通信的发起者,所以RS485接口和网络一定具有主站和若干从站,并且从站的数量也有规定。一般地,从站的数量是32个。 RS485主站与从站的关系问题,看似只是通信工作制的不同,其本质是通信各方对通信总线控制权的合理分配。 再看总线连接问题。 还是以电源为例。我们可以从电源引出一条主干线,然后再并联若干个支路并分别送到若干个负载。只要满足电源的功率要求,显然这是可行的。 如果我们用同样的方法来引出RS485的通信线,是否可行呢?答案是否定的。我们必须从通信主站先引一条线到第一个通信子站,再从第一子站引第二条线到第二子站,如此循环直到最后一个子站。在通信线的终端,还要配一个终端电阻。在这条通信线路上,任何一点如果发生断路,则后续的通信链路上的通信也就断了。这种接线方法形象地被称为菊花瓣连接方法,或者链形连接方法,而电源的接线方法则被称为星形连接方法。 我们发现,从电气接线来看,链路是并联的。但从通信来看,链路是菊花瓣的,属于一个接一个的有秩序的连接。 现在我们可以总结一下了: RS485的总线网络接线方式必须是链形菊花瓣的接线方式,并且属于半双工的通信方式;RS232是点到点的接线方式,属于全双工通信。不管是RS232接口,还是RS485接口,它们必须符合物理层的通信规约。 再看MODBUS-RTU通信协议: 有了物理层通信接口,是不是就能通信呢?答案是否定的。物理层通信接口只是使得通信双方具备通信条件而已。但若双方说的话谁都听不懂,或者通信双方的说话方式及语法结构不相符,显然这也无法通信。 在OSI模型中,物理层之上是数据链路层。MODBUS-RTU协议就是数据链路层协议,只要通信双方都采用了MODBUS-RTU协议,则能确保通信语言是双方都能听得懂的语句格式。 注意这里的词汇“语句”。物理层定义的是字节,相当于语言中的字,数据链路层则把字节组织成语句,也即帧。帧规定了通信双方所用语句的语法结构。 MODBUS也是主从式的。和物理层的总线控制是一样的,这里的主从关系,就是对通信总线的控制权做了规定。主站先下达命令,占用总线;接着把总线空置,交给从站去写回应码;从站完成后,再把总线还给主站。 现在我们来看看ISO的HDLC规定的帧结构,也即通信语句的语法结构,如下: 在MODBUS通信协议下,不同的命令功能码它的帧结构不尽相同。对于读寄存器命令,MODBUS的主站帧结构是:2个字节的地址码,1个字节的功能码,2个字节的数据地址码,2个字节的CRC校验码;MODBUS的从站回应帧结构是:2个字节的功能码,1个字节的回应区字节总数,N个字节的回应数据,2个字节的CRC校验码。 虽然物理层协议与数据链路层协议不同,但数据链路层协议的执行必须建立在通信双方物理层连接已经符合要求,并且已经可以无障碍地实现信息交互的基础上。 这个规则在ISO/OSI模型的七层协议中必须完全彻底地得到执行。在ISO/OSI模型中,通信双方的低层次协议必须为上层协议建立透明的无故障的连接和信息交换关系。也就是说,各层次的上下级关系必须是绝对的。 从数据链路层再往上,就是网络层了。它的任务是构成现场总线的信息交换网。 网络层的功能包括:把通信帧打包成数据分组,然后把数据分组发送给对方。 由于通信双方的网络结构可能不同,于是对于同种网就需要用网桥来连接,而异种网则需要用网关来连接。 网络之间的信道可能有多条。数据分组在发送时有多种路径可以选择。负责选择路径的元件称为路由器。路由器不但决定了真实的数据交换网络路径,还可以构建虚拟的网络路径,还要决定数据分组的发送秩序。因此,路由器是网络层中最复杂最关键的装备。 OSI模型中,把物理层+数据链路层+网络层合并称为现场总线,其通信接口就是8针的RJ45水晶头。显见,RJ45与RS232/RS485/RA422完全不是一回事。 网络层的数据分组是数据帧的组合。通俗地说,数据分组是一篇短文,或者是一页待传递的数据组合单元。 网络层在发送数据分组时,其路由问题和接收组合问题见下图: 我们看到网络层在通信时先由路由器确定路由路径,然后把分组发送到对方。对方接收到分组后,把分组按前后秩序组合起来,再解包为实际文档。 值得注意的是:由于网络层有了路由器,因此网络层支持星形网络结构。 现在我们来关注一下ISO/OSI的7层模型,如下: 需要明确的是:从网络层再往上,各层之间发送的信息单位已经是完整的报文了。OSI模型也规定了报文的语法结构,限于篇幅给予忽略。 值得注意的是:RS232/RS485/RS422通信接口以及它们的定义,是非常明确的。包括管脚的电平,管脚的功能定义,以及接口在信息发送和接收信息时的数据流时序关系,这些都必须准确和严格,否则就无法执行信息交换。 当PLC与某电力仪表交换信息,并且这些电力仪表符合RS485/MODBUS-RTU通信规范。我们要做什么事呢? 第一,按菊花瓣结构的通信链路要求去接线,将PLC的通信接口与N个电力仪表接口连接起来。最后一个电力仪表的末端要配100欧的终端电阻。 第二,把这N个电力仪表按地址递增的原则确定各自的地址,例如01H、02H、1FH等等。这里的H表示是16进制,1F表示16+15=31。 第三,在PLC编程软件中设定好电力仪表规定的通信速率。 第四,在PLC编程软件中按电力仪表的数据区地址码设定好MODBUS通信码,以及各个子站的循环关系。 注意,这里的MODBUS通信码满足PLC的IEC 61131-3编程模块要求,一般的PLC梯形图没有此功能。梯形图满足IEC 61131-1要求,但不满足IEC 61131-3要求。 第五,在PLC的内存中开辟专用数据区,存放从电力仪表读取到并处理后的信息,以便让更高层的总站来读取信息。此数据区有一个名称,叫做数据点表,有时也简称通信协议。 最后,当然就是开机测试了。其中的内容很多,限于篇幅不再介绍。 我们来看一个在RS485网络上用MODBUS-RTU读取数据的例子,如下: 某电力仪表,地址是01H。在电力仪表内存第2000的位置上,放置了三相电流和三相电压等6个数据,每个数据占用两个字节,共12个字节。 此电力仪表的通信速率是9600bps。什么意思呢?bps表示一个0/1,也就是比特,这说明每秒钟这条总线上可以发送9600个比特。我们已经知道一个字节有8个数据位,1个起始位,1个奇偶校验位,刚好10位或者10个比特,所以,如果电力仪表的通信速率是9600bps,那么1秒钟就可以发送:9600/10=960个字节。 我们还知道,主站的读数据的帧结构(下行帧)中,有1个字节的地址,1个字节的功能码,2个字节的内存地址,2个字节的数据数量,2个字节的CRC校验码,总共有8个字节,所以主站发送读数据MODBUS通信帧占用的时间是:8X10/9600=8.33毫秒。 对于本例,我们知道MODBUS-RUT读数据的命令是0X03H,也即03命令。注意这里的写法:0X是字头,中间的03是命令,最后的H表示是16进制。 具体通信帧的是:01 03 07 D0 00 06 C5 45,其中0X01H是地址,0X03H是命令,0X07D0H是内存地址2000,0X0006H表示读取连续6个字,也即内存中的电流和电压参数,0XC545H是01 03 07 D0 00 06的CRC校验码。 那么电力仪表的回应帧(上行帧)的帧结构是:1个字节的地址,1个字节的功能码,1个字节的数据区字节数,12个字节的数据,2个字节的CRC校验码,总共17个字节,占用时间是:17X10/9600=17.7毫秒。 具体的仪表回应通信帧是:01 03 0C 00 64 0064 0064 00 DC 00 DC 00 DC D6 F5,其中0X01H和0X03H的意义同前,0X0CH表示上传数据区有12个字节,0X0064H表示A相电流为100A,后面的两组为B相和C相电流,均为100A,0X00DCH表示A相电压为220V,其后两组为B相和C相电压,均为220V,最后0XD6F5H为CRC校验码。 从主站发起下行通信帧,再等待10毫秒让从站回应,再接收到从站发还的上行通信帧,总历时为: 如果有31个相同的仪表等待主站一一访问,则主站从访问第一个仪表开始,到最后回应完毕,总历时: 这里的1.12秒就是在通信速率为9600bps下这31台仪表的读数据循环周期,且忽略了主站再次发送下行通信帧的等待时间,实际时间会略微再长一些。 相信,看到这里,大家对MODBUS-RTU下的通信帧应当有了较为深刻的认识。 提醒大家:一个字有两个字节。一般地,字节只能用来表达8个开关量。但对于模拟量,则要用字来表达。例如电流1250A,16进制下是04E2H,要用2个字节才能表达完整。也因此,各种电力仪表中,模拟量都是用字来表达的。 以下是MODBUS的部分常用功能码,也即命令码: 以下是PLC在读取双投开关ASCO控制器的数据点表的下行和上行通信帧范例: 几个相关的问题解释一下: 1)有些现场总线,用令牌解决了总线的控制权问题。 大家很容易想到,如果从站有紧急事项需要主站来服务,可是MODBUS规定了轮询规则,等到自己的时候,可能会太迟了。于是许多现场总线就发明了一个特殊的东西,叫做令牌。令牌很短,只有一个字节,它可以很快地在总线上传递。令牌在各站点中传递,谁拿到令牌,谁就是主站,就可以发布信息。如果本站没有事情需要发布,就把令牌交给下一个站点,由此解决了总线占用问题。 2)当链路发生断路时,为了避免出现通信中断,可采用双主站措施。双主站(PLC的两个主站RS485接口)之间用握手线连接,平时主用RS485开通,而辅助RS485浮空。浮空的RS485虽然接在总线上,但它处于高阻态等效于完全脱离。当发生断路时,从站确认后立即开通通信,从链路两头进行连接通信。 有时,还采取环状通信措施。限于篇幅,不做介绍。 3)MODBUS可工作在网络层,此时协议变为MODBUS-TCP,但还是符合主从结构。 4)MODBUS协议是美国莫迪康公司发明的,该公司的宗旨是:MODBUS协议为不收费的公开协议。后来莫迪康公司被施耐德公司收购了,施耐德公司继承了莫迪康公司的做法,MODBUS是不收费的公开协议。既然MODBUS已经成为施耐德的协议,施耐德把它延伸到网络层,构建了网络层的MODBUS-TCP协议,以及内部专用的MODBUS-PLUS协议。限于篇幅,对于这两个协议的描述此处从略。 5)关于RS232和RS485的区别 学过模电和数电的人都知道差分电路。差分电路具有共模抑制比,能够消除共模误差。RS485接口就具有此特征。因此RS232接口的传输距离仅为十几米,而RS485/RS422接口的传输距离为1200米。 从图中看到,虽然RS232和RS485接口的外形是一致的,但它们的性能和信息交换模式不同,因此抗干扰能力也不同。 6)当距离很长的时候,RS485接口还可以接入光纤,但需要配备1对光纤转换器。之所以要1对,是因为其中一只用于电转光,而第二只则用于光转电。光纤收发器中间的通信介质就是光缆或者光纤。(注意哦,光纤是光缆的芯线,不要以为是两种东西) 光纤分为单模和多模。单模的光纤较细,光在传输过程中反射较少,因而失真小,其传输距离可达15km以上;多模的光纤较粗,光在传输过程中反射较多,因而失真大,其传输距离为1.5km。 7)CRC校验码是二进制不借位的除法,用以做接收信息是否出错的检验。 注意这里的f(x)就是除去CRC校验码的MODBUS通信帧,除数是CRC16。帧中的CRC是运算后的余数。 主站在发送帧之前,把帧先做CRC计算,再把CRC运算的余数附在帧尾发送给从站。从站接收到帧后,先对帧除去CRC的部分做CRC运算来检验是否正确,若不正确,从站要求主站重发。 同理,当从站发送信息给主站时,主站也根据CRC来检查数据的正确性。若发现错误,则要求从站重发。 8)关于MODBUS-RTU、MODBUS-ASC和MODBUS-TCP 如果MODBUS中字节表达数据的方式采取BCD码,则被称为MODBUS-RTU;如果MODBUS中字节表达数据的方式采取ASCII码,则被称为MODBUS-ASC;如果MODBUS运行在网络层上,则被称为MODBUS-TCP。 ASCII码的内容如下: MODBUS在实际使用中,大多数都采用BCD码,因此MODBUS-RTU得到广泛应用。 BCD码如下: 值得注意的是:在协议使用中,数据帧中的数值都是用16进制数来表达的。例如100A电流写成0X64H,而380V电压则写成0X17CH。 9)关于RS485网络使用的双绞通信线和接地 我们知道,两条平行的线缆之间会有分布电容,而分布电容会削弱信号的强度。为了消除分布电容,通信线的两条平行线需要按一定长度互相旋转对绞,这种线被称为双绞线。双绞线的对绞长度有规范,它与通信速率密切相关。在实际使用时,要按通信速率来选择合适的双绞线。 双绞线的外层有屏蔽层。屏蔽层必须单点接地,不得在线头线尾同时接地,防止地电流流过引起干扰。在实际布线时,采取各线段独立接地,切忌采用所有线段的屏蔽层前后连接统一接地的做法。 10)关于菊花瓣的通信链路连接方式 绝对的菊花瓣链形网络是不存在的。事实上,我们用菊花瓣链形接线方法构建的通信网络中,各个节点是接线端子,由接线端子通过双绞线连接到各个子站,这些双绞线就构成了类似的星形结构,我们不妨把这种接线方式称为链形网络下的准星形接线。 在工程实践中证明,准星形接线的长度不得超过70cm。一旦超过,则可能出现通信不稳定状态。 事实上,70cm也成为行业中的一条不成文的质检规范。 100欧终端电阻在通信速率低时可加可不加,但当通信速率较高时(高于19.2kbps),建议一定要加。例如PROFIBUS下的RS485网络,终端电阻已经植入终端设备中,只需拨动开关即可加入或者撤离。 终端电阻的用途是吸收反射波。 我们在两棵树间紧紧地绑上一根绳子,接着敲击绳子的某一侧,我们会看到有传导波向另一端传去,并能看到反射波。如果敲击的频率适当,则在绳子中间出现波的不动点,这叫做驻波。 对于通信来说,不管是反射波还是驻波,将严重影响通信质量。终端电阻用于吸收反射波,并且可提升最终子站的电平水平。 RS485和MODBUS这两个概念,都需要通过实践去掌握它们,单单凭着阅读文本,很难理解和掌握。如果这篇小文能给大家的实践活动带来益处,笔者会感到分外欣慰。 来源:电力讲坛&建筑电气杂志公众号(2025年01月15日)
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转自安徽迪康电力科技有限公司公众号 2025年02月06日 17:55 安徽 2025年2月6日下午3:00,春节假期后的第二个工作日,南谯区委区政府召开全区持续深化“转作风、促发展、进前列”暨“双招双引”工作动员大会。迪康电力凭借2024年度在创新领域的优异表现,荣获区“创新十强”荣誉称号。我司常务副总郑彪代表公司上台领取奖牌。 2024年是充满挑战的一年,也是迪康电力创新发展的关键一年,在公司领导的正确部署、在全体员工的努力拼搏下,公司在数字化生产、生产效率和产品研发中均取得突破性进展。 数字化转型升级,新质生产力为传统行业赋能增效    2024年,迪康电力携手利驰Super Pane软件,经过多部门协作研发建模,实现了铜排设计、制造的智能化生产,铜排预制达到量产,不仅大大降低了铜排的损耗,同时生产效率提高30%以上。彻底告别传统铜排的手工测绘、加工模式,实现高效精益的生产管理。 生产效率持续提升,遥遥领先行业平均水平    在铜排预制的基础上,迪康电力的生产实现了从行业传统的“串联生产模式”向“并联生产”的跨越,使得国产品牌的常规交货周期缩短至15天,相比于成套行业平均生产周期(30天),效率提升了一倍!达到行业领先水平。 产品研发试制成功,迪康电力再添新品    我司自行研发的一二次融合环保型充气柜顺利通过试验认证,获得生产资质,可参与国网、南网领域竞标,同时也获得首届“长三角双创券”的全额20万元奖励。 科技创新是提高社会生产力和综合国力的战略支撑。近年来,南谯区充分发挥资源优势,不断强化科技创新主体地位,发展和培育新质生产力,坚持以项目为抓手,在“四上”企业培育、企业帮扶、人才招引等方面持续发力,不断创优营商环境,一批重点项目落地见效,区域科技创新环境持续优化、科技实力明显提升,有力推动了区域经济高质量发展。 原文链接:https://mp.weixin.qq.com/s/H9sxga8usdzsF2qkZTP4iQ
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摘要:近年来,我国的社会经济和科技发展的多了迅速发展,电动汽车得到了普遍使用,室外充电桩的使用需求也随之增加。由于室外充电桩的使用电压要求、环境要求以及电流传导等,导致室外充电桩在时间用中具有一定安全隐患,可能导致使用人或使用物出现电流,发生触电问题。为保障电动汽车充电桩的正确使用,保护相关使用人的人身安全,要对充电桩进行合理的防护措施,对室外充电桩接触电压和跨步电压等进行有效防护。通过对室外充电桩防护技术的创新研发和应用,从根本上提高室外充电桩使用的安全性,可靠性,以便为使用人和电动汽车提供安全的充电服务。 关键词:室外充电桩;接触电压;跨步电压;防护;安全性;可靠性;安科瑞丁一187+6159=9093 0引言 近年来,随着电动汽车的快速发展和普及,室外充电桩的重要性日益凸显。然而,与之相伴的是接触电压和跨步电压带来的安全挑战。这些电压问题可能对人体造成触电风险,因此需要采取有效的防护方法以保障用户的安全。本文将着重讨论解决室外充电桩接触电压和跨步电压的防护方法,并探究技术改进、政策法规支持以及安全意识和管理问题的重要性。通过提出创新的技术改进并加强当地的政策监管,我们可以保障室外充电桩的安全性,为电动汽车的发展营造更加安全和可靠的充电环境。 1 室外充电桩的概念与重要性 1.1室外充电桩的概念和特点 室外充电桩的使用可以让电动汽车在户外环境对车辆进行充电,有利于提高电动汽车的充电安全。室外充电桩在使用过程中具有多样性,方便性,有效性和安全性。室外充电桩所处的位置于户外公共区域,方便电动车进行随时充电,不需要再进入建筑房内,对电动汽车的充电提供了便利性。同时室外充电桩为不同电动汽车的充电需求提供了不同的充电接口,例如交流充电和直流快充,对电动汽车的充电需求进行了满足。室外充电桩一般所配置的设备具有高功率性,可以有效减少电动汽车的充电时间,提高了充电效率,便于汽车车主进行下一段旅程。室外充电桩的投入和使用必然符合相关安全规范要求,具有短路、过载等相关安全保护功能,同时具有防水,防雷电等设备,让电动汽车无论在何种环境下都可以在保护安全的大前提下进行汽车充电。 1.2室外充电桩的重要性 室外充电桩之所以重要,无法替代的根本原因是因为可以为电动汽车及汽车主提供便捷有效的充电服务,在一定程度上还有效推动了电动汽车的普及和使用。由于室外充电桩的投入和使用在一定程度上为电动汽车车主提供了有效的便利性和快捷性,有效解决了车主充电困难的问题。这一现象将改变人们对传统燃油车的依赖,有利于电动汽车的推广,进而可以有效保护环境,减少尾气排放对空气的污染。室外充电桩相关设备齐全,满足电动汽车的充电需求,有利于用户在室外充电桩选择合适的充电接口进行使用,大大减少了电动车车主寻找充电接口的事件,提高了电动车车主使用的舒适度。室外充电桩的使用和普及,在一定程度上也可以减少传统燃油车的购买和使用率,进而可以有效减少尾气排放和空气污染,对城市空气质量有改善和提高作用。同时,室外充电桩与可再生能源进行合理结合,可以有效减少不可再生能源的使用和浪费,不仅可以有效保障电动汽车的充电具有清洁性,还可以推动可再生能源的利用。 2 室外充电桩接触电压和跨步电压防护方法 2.1 接触电压的防护方法 室外充电桩接触电压就是在室外充电桩使用过程中可能被人们所直接接触的电压。为确保相关员工和用户在使用充电桩时的安全,要对接触电压的常见防护方法进行学习。防护接触电压常见的方法是绝缘敷设,采用科学的绝缘材料,从根本上杜绝电源和人体的接触,避免人体接触到电压电流。室外充电桩及其周围在建设过程中要将绝缘材料对其地面进行覆盖,以便达到保护作用。要重视地面绝缘保护设计和应用,对充电桩地面及其周围进行地面绝缘保护,有效防止电动汽车充电时所产生的电流泄漏到地面,防止触电事故发生。所以在对室外充电桩进行安装和设计时,要重视绝缘材料的使用。除了要对地面进行电压防护外还要重视相关员工的自身防护,要求相关员工在工作中佩戴符合安全使用标准的防护设备,例如绝缘手套,绝缘鞋等。个人防护设备的有效使用可以为自身提供安全保障,降低接触电压与人体发生接触的可能性。除此之外,还要重视相关安全标准和规范创设的科学性和合理性,制定并完善相关的安全制度,从方方面面保护室外充电桩接触电压的防护方法满足实际应用需求。 2.2 跨步电压的防护方法 室外充电桩跨步电压主要是指室外充电桩在使用过程中可能出现电位差,会对相关人员造成生命危害。采用地面等电势进行保护是较为管用的方法,主要是对充电站及其周围的土壤的导电特性及接地方式进行科学合理的设计,确保室外充电桩哥哥地面的电势基本相同,以此降低了电压的产生概率。并对接地方式和线路根据实际应用需求进行科学合理的设计,以便降低接地电阻。建立隔离区也是一种常见的跨步电压的防护方法。在充电站附近应建立隔离区,并利用围墙等进行空间隔离,以降低跨站电压对相关使用人员的接触可能性。绝缘区的选择要依据具体的实际情况,对电流的传播,接地的电导率,以及周边的环境状况进行充分考虑。接地措施的落实也是对跨步电压的防护方法,采用合适的接地体系及接线方法,可使充电站内的电流流入地下,以达到降低或消除跳变电压的目的。接地电阻的选取与设定也很重要,必须满足有关规范的规定,并且要进行定期的检测与维修。标志和宣传教育也发挥了很大的作用。在充电站附近设立明显的警告标志,以警告可能出现的跨压,并提出相应的保护措施。另外,应通过宣传、教育等方式,增强人们对跨步电压危害的认识,增强人们对跨步压危害的认识,增强人们对跨步电压的认识。采用地面等电位设计,设置隔离区,接地保护,设置标志,宣教等措施,可对户外充电站附近进行保护。要针对不同的应用场合,需要对特定的保护措施进行相应的调整和补充,并对其进行定期的检查、维护与更新,以保证系统的稳定与有效。 3室外充电桩接触电压和跨步电压防护方法的挑战和存在的问题 3.1技术挑战和限制 由于室外充电桩在近年来的兴起,尚不具备相关使用经验,导致室外充电桩接触电压和跨步电压防护方法在具体使用中仍然具有一定的挑战和问题。如何保障室外充电桩触电电压和跨步电压防护在复杂环境下得到有效结缘和接地是一项重要且艰难的挑战。由于室外充电桩的所处环境一般处于开放的公共区域,容易受地形,天气,建筑等多种元素的影响,进而无法保障结缘和接地工作的落实质量,进而会导致接触电压和跨步电压在实际使用中可能出现泄漏。电动汽车的种类较多,不同的电动汽车品牌所使用的充电设备和充电接口也有所不同。这也导致室外充电桩的防护措施无法保障统一性,需要根据汽车的设备需求制定和选择合适的防护措施。天气环境的多样性对防护措施的使用也会造成影响,如若遇到雨雪天气,可能会对。设备的绝缘层造成破坏,甚至出现电压增加问题。外界的不可抗力因素也会导致室外充电桩防护措施的稳定性发生改变,无法保障相关设备的使用安全。除了室外充电桩的使用技术具有挑战之外,所使用用户是否具备安全意识和管理问题也具有一定限制性。相关使用用户不具备对接触电压和跨步电压的认识,相关监管设备和运营商的沟通交流工作存在局限性,无法保证室外充电桩安全工作落实的科学性和有效性。为从根本提高充电桩的使用和落实,要为相关人员提供专门的安全指导,并对充电桩的使用和运营加以监管,提高室外充电桩使用的安全性和稳定性。 3.2 安全意识和管理问题 室外充电桩接触电压和跨步电压在实际应用中仍然存在一定的安全问题。由于相关使用人员对室外充电桩接触电压和跨步电压的工作原理及其危害性了解甚微,不具备相关的安全意识和操作意识,对其电压可能会对人体造成的伤害不甚了解,甚至不清楚遇到伤害时采取怎样合适的防护措施,可能会导致相关用户在使用时遭受安全问题。为从根本上保证室外充电桩接触电压和跨步电压防护,在使用中具有较高的安全指数,相关运行商和监管机构要保障工作开展的科学性,有效性。由于室外充电桩行业发展较为新颖,尚不具备完善的监管体系和监管制度,导致相关机构和运行商无法保证对其设备的管理具有条理性。安全管理及其相关人员可能存在培训及资质认证的问题,要求相关管理和维修人员在开展正式工作前进行相关专业培训活动,对工作中所涉及到的知识和技能进行掌握。同时,也要注意室外充电桩的信息系统安全,防止室外充电桩在使用过程中遭受他人的入侵。 4 室外充电桩接触电压和跨步电压防护的解决策略 4.1 技术改进和创新 为了解决室外充电桩接触电压和跨步电压防护方法面临的挑战,可以采取以下技术改进和创新的策略:进行综合防护技术解决方案的研究和开发。通过整合各种防护措施,如绝缘敷设、地面绝缘保护和接地保护等,设计出更为有效和可靠的综合防护方案。这包括从材料、结构和系统等多个层面进行创新,提高防护效果和安全性。应用新材料和新设计来提升防护效果。探索和应用能够提供更好绝缘和导电性能的新材料,例如高绝缘性能的聚合物材料或导电材料,以加强绝缘层和导电路径的功能。同时,进行新设计的研发,例如改进接地系统的结构和布局,优化充电桩的绝缘敷设方案等,以提高防护效果并减少意外风险。发展自动监测和预警系统。通过引入传感器、监测装置和数据采集技术,实时监测室外充电桩周围的电压情况和安全状态。当接触电压或跨步电压超过安全范围时,系统能够自动发出警报或停止充电操作,确保人员的安全。这种自动监测和预警系统可以提高充电桩的安全性,并及时应对潜在的电压风险。技术改进和创新是解决室外充电桩接触电压和跨步电压防护方法面临挑战的重要策略。通过研究综合防护技术解决方案,应用新材料和新设计,并发展自动监测和预警系统,可以提升防护效果,提高室外充电桩的安全性和可靠性。需要加强行业间的合作与交流,共同推动技术的创新和应用,以确保人们在使用充电桩时得到充分的安全保障。 4.2 政策和法规支持 在解决室外充电桩接触电压和跨步电压防护方法的问题上,政策和法规的支持起着至关重要的作用。以下是一些政策和法规方面的支持策略:制定相关的法律法规和安全标准。当地可以根据室外充电桩的特点和存在的电压风险,制定相应的法律法规,明确充电桩的安全管理要求和标准。这包括对充电桩建设、投入使用、维护和监督等环节进行规范,并建立相应的处罚或追责机制,以促进充电桩的安全运营。推动行业标准化和规范化。通过组织制定、修订和推广相关技术标准和规范,明确充电桩的防护要求和使用方法。这有助于统一行业的技术和管理水平,提高充电桩的防护效果和安全性,推动整个行业向更加可靠和安全的方向发展。加强监管和评估。当地部门可以加强对室外充电桩的监管和评估工作,确保充电桩的安全性和合规性。这包括定期巡检和审核,控制充电桩在建设、维护和投入使用过程中的安全风险;同时加强对运营商的监督和培训,提高其安全意识和管理水平。此外,鼓励技术创新和应用也是一项重要的政策支持策略。当地可以通过资金支持、奖励机制和政策引导等方式,促进相关科研机构和企业开展室外充电桩接触电压和跨步电压防护技术的研究与创新,并推动其转化和应用。政策和法规的支持对于解决室外充电桩接触电压和跨步电压防护方法的问题至关重要。需要制定相关的法律法规和安全标准,推动行业标准化和规范化,加强监管和评估工作,并鼓励技术创新和应用。这些措施将有助于提高室外充电桩的安全性和可靠性,保障使用者的人身安全。 5安科瑞AcrelCloud-9000充电站运营平台 5.1平台概述 安科瑞充电站运营平台依托物联网、云计算、互联网、大数据、AI等技术,对充电站配电系统的运行、电能消耗、电能质量、充电安全和行为安全进行实时监控和预警,为充电站的可靠、安全、经济运行提供保障,并及时切除安全隐患、避免电气火灾发生,从而保障人员的生命财产安全,打造“安全、有效、舒适、绿色”的“人—车—桩—电网—互联网—多种增值业务”的智慧充电站,提升充电站的社会和经济价值。 5.2适用场合 可广泛应用于医院、学校、酒店、体育场等公共建筑;商业广场、产业园等综合园区;企业、住宅小区等场所。 5.3系统结构 平台采用分层分布式结构,主要由感知层、网络层和平台层三个部分组成,详细拓扑结构如下: 现场设备层:连接于网络中的各类传感器,包括多功能电力仪表、汽车充电桩、电瓶车充电桩、电能质量分析仪表、电气火灾探测器、限流式保护器、烟雾传感器、测温装置、智能插座、摄像头等。 网络通讯层:包含现场智能网关、网络交换机等设备。智能网关主动采集现场设备层设备的数据,并可进行规约转换,数据存储,并通过网络把数据上传至搭建好的数据库服务器,智能网关可在网络故障时将数据存储在本地,待网络恢复时从中断的位置继续上传数据,保证服务器端数据不丢失。 平台管理层:包含应用服务器和数据服务器,完成对现场所有智能设备的数据交换,可在PC端或移动端实现实时监测充电站配电系统运行状态、充电桩的工作状态、充电过程及人员行为,并完成微信、支付宝在线支付等应用。 多功能电力仪表、汽车充电桩、电瓶车充电桩、电气火灾探测器、限流式保护器、智能插座可通过全网通4G通讯模组与平台直接通讯。 电能质量分析仪表、烟雾传感器和测温装置通过RS485,摄像头通过RJ45与智能网关通讯,再由智能网关通讯通过4G统一与平台通讯。 限流式保护器既可以通过4G连接平台,也可以通过RS485连接网关。 平台搭建在客户自己配置的服务器上。搭建完成之后,客户可以在任意能联网的地方,通过有权限的账号登陆网页以及手机APP查看各处的运行情况。 5.4相关产品介绍 5.4.1 7KW交流充电桩AEV-AC007D 产品功能 1)智能监测:充电桩智能控制器对充电桩具备测量、控制与保护的功能,如运行状态监测、故障状态监测、充电计量与计费以及充电过程的联动控制等。 2)智能计量:输出配置智能电能表,进行充电计量,具备完善的通信功能,可将计量信息通过RS485分别上传给充电桩智能控制器和网络运营平台。 3)云平台:具备连接云平台的功能,可以实现实时监控,财务报表分析等等。 4)保护功能:具备防雷保护、过载保护、短路保护,漏电保护和接地保护等功能。 5)材质可靠:保证长期使用并抵御复杂天气环境。 6)适配车型:满足国标充电接口,适配所有符合GB/T20234.2-2015国标的电动汽车,适应不同车型的不同功率。 7)资产安全:产品全部由中国平安保险承保,充分保障设备、车辆、人员的安全。 5.4.2直流充电桩系列 5.4.3电气火灾探测器ARCM300-Z 5.4.4限流式保护器ASCP200 产品功能: 1)短路保护:保护器实时监测用电线路电流,当线路发生短路故障时,能在150微秒内实现快速限流保护,并发出声光预警信号; 2)过载保护:当线路电流过载且持续时间超过动作时间(360秒可设)时,保护器启动限流保护,并发出声光预警信号; 3)表内超温保护:当保护器内部器件工作温度过高时,保护器实施超温限流保护,并发出声光预警信号; 4)组网通讯:保护器具有1路RS485接口,可以将数据发送到后台监控系统,实现远程监控。 5.5平台功能 5.5.1首页 平台首页显示充电站的位置及在线情况,统计充电站的充电数据。 5.5.2实时监控 1)充电站监控 可以按站点名称进行筛选,显示站点详情、充电枪列表、统计订单信息、故障记录,点击某个充电枪编号后在进入充电枪监控页面实时监测变压器负荷(搭配ACM300T、ADW300),当负荷超过50%时,系统会限制新增开始充电的充电桩的功率,降为50%,当变压器负荷超过80%时,系统将不允许新增充电桩开始充电,直到负荷下降为止。如图所示: 统计当前充电站各充电桩回路的数据;通过卡片的形式展现充电桩的数据;显示故障列表;如图所示: 2)充电桩监控 显示充电桩充电数据;显示各回路的充电状态;可以对充电中的回路进行手动终止;显示订单信息、故障信息;如图所示: 3)设备监控 显示限流式保护器的状态,包括线路中的剩余电流、温度及异常预警,如图所示: 5.5.3故障管理 1)故障查询 故障查询中记录了登录用户相关联的所有故障信息。如图所示: 2)故障派发 故障派发中记录了当前待派发的故障信息。如图所示: 3)故障处理 故障处理中记录了当前待处理的故障信息。如图所示: 5.5.4能耗分析 在能耗分析中,可查看规定时段关联站点和关联桩的能耗信息并显示对应的能耗趋势图。如图所示: 5.5.5故障分析 在故障分析中,可查看相关时间内的故障数、故障状态、故障类型、趋势分析以及故障列表。如图所示: 5.5.6财务报表 在财务报表中,可根据时间查看关联站点的财务数据。如图所示: 5.5.7收益查询 在收益查询中,可查看总的收益统计、收益变化曲线图、支付占比饼图以及实际收益报表。如图所示: 6结语 通过技术改进和创新以及政策和法规的支持,解决室外充电桩接触电压和跨步电压防护方法的挑战已经成为可能。这将提高充电桩的安全性和可靠性,保护用户的人身安全。然而,仍需要不断加强行业合作与交流,推动技术的创新和应用,并持续关注用户教育和安全意识的提升。通过众多利益相关方的共同努力,我们可以建立一个安全可靠的室外充电桩网络,为可持续发展和低碳出行做出贡献。
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